[发明专利]DC能源储存系统以及运行所述DC能源储存系统的方法

说明书

技术领域

本发明涉及dc能源储存系统，具体地，涉及使用dc能源储存容器向所述dc能源储存系统的一个或多个辅助装置提供电力的方法。

背景技术

DC能源储存容器可以通过各种不同的技术实现，例如，电池（如，锂电池以及钠硫电池）、电容以及流通池（例如，钒电池），其中的电容包括特级电容和超级电容。在典型的能源储存系统中，在dc能源储存容器和ac电源之间设置有一个AC/DC功率转换器。更具体地，AC/DC功率转换器的ac端子连接在ac电源上，dc端子通过dc环节连接在dc能源储存容器上。AC/DC功率转换器可以为任何具有传统二电平或三电平拓扑的合适类型，在该拓扑中具有一系列完全由脉冲宽度调制策略控制和调整的半导体电力整流装置。

AC电力可以由ac电源提供，并存储在dc能源储存容器中。在这种运行模式中，AC/DC功率转换器可作为一有源整流器运行，以将ac电力转换为与dc能源储存容器兼容的dc电力。当需要储存的能源时，AC/DC功率转换器可以作为一逆变器将dc电力转换为与ac电源兼容的ac电力。因此，该AC/DC功率转换器允许双向电力流。

这种存储和释放能源的能力在许多不同的应用中非常有用，这些应用包括存储过剩的风能以及在接下来的时间当可用的风能减少时，释放存储的风能。这些应用可以在发电机停止运行时储存能源。可以使用dc能源储存容器中存储的能源，以保证重要系统和服务的运行，直到稳定或备用的发电机被启动并运行。在一些情况下，可以缓慢地进行能源储存，并允许将储存在dc能源储存容器中的能源快速地释放以用于一些需要能源高功率脉冲的应用，例如，用于启动过山车的线性电动机。

一般情况下，dc能源储存系统包括一个或多个辅助装置，例如：泵、风扇、控制装置或连接在ac电源上的其它装置。控制装置可用于对AC/DC功率转换器的运行进行控制，并与其拥有的非中断电源（UPS）连接，这样，在ac电源的短时相瞬变期间，控制装置可以持续地运行。尽管如此，如果UPS设计为能够向控制装置供电长达10分钟甚至更长时间，该UPS可能会比较昂贵。如果ac电源被中断或发生电压或频率瞬变，则其它辅助装置将不能接收到电力，而这会影响dc能源储存容器的实际运行。例如，如果用于对dc能源储存容器进行制冷的风扇停止工作，会使得dc能源储存容器的温度快速升高。同样，一些dc能源储存容器也需要辅助装置泵能够持续运行在它们的最佳效率状态。

发明内容

本发明提供了一种运行dc能源储存系统的方法，所述dc能源储存系统包括一dc能源储存容器、一AC/DC功率转换器以及至少一个与所述能源储存容器连接的辅助装置。其中，所述AC/DC功率转换器具有一连接在ac电源上的ac端子以及与dc能源容器连接（可选地，可以通过插入DC/DC功率转换器与dc能源容器连接）的dc端子。可选地，所述至少一个辅助装置可以为泵、风扇、非中断电源（UPS）、控制装置或其它装置。所述运行dc能源储存系统的方法包括下述步骤：(i)在第一模式中由所述ac电源向所述dc能源储存容器提供电力；(ii)在第二模式中由所述dc能源储存容器向所述ac电源提供电力；(iii)在第三模式中由所述ac电源向与所述dc能源储存容器连接的所述至少一个辅助装置提供电力；(iv)当所述ac电源中发生故障时，由所述dc能源储存容器向与所述dc能源储存容器连接的所述至少一个辅助装置提供电力。

本发明进一步提供一个根据上述方法进行运行的dc能源储存系统。

本发明进一步提供了一种dc能源储存系统，所述系统包括：一dc能源储存容器；一AC/DC功率转换器，所述AC/DC功率转换器包括一与一ac电源连接的ac端子以及与所述dc能源储存容器连接的dc端子；以及与所述dc能源储存容器连接的至少一个辅助装置，可选地，所述至少一个辅助装置可以为泵、风扇、UPS、控制装置或其它装置，其中，所述dc能源储存系统适合运行在：（i）第一模式下，以从所述ac电源向所述dc能源储存容器提供电力；（ii）第二模式下，以从所述dc能源储存容器向所述ac电源提供电力；（iii）第三模式下，以从所述ac电源向与所述dc能源储存容器连接的所述至少一个辅助装置提供电力；以及（iv）当所述ac电源中发生故障时，由所述dc能源储存容器向与所述dc能源储存容器连接的所述至少一个辅助装置提供电力。

在第一模式中，能源被储存在dc能源储存容器中。在第二模式中，储存在dc能源储存容器中的能源被返回到ac电源。能源的返回可以作为dc能源储存系统正常运行的一部分进行执行（例如，由于前述详细描述的原因），或在所述ac电源发生供电故障中执行。